一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法，包括步驟一、根據(jù)規(guī)劃和征地初步選定新建接地極的范圍，通過全局最優(yōu)位置變異粒子群優(yōu)化算法確定新建接地極的最佳位置；步驟二、由接地極溫升確定子極的最大電位升高，并校驗(yàn)跨步電勢；步驟三、通過架空線路將所有的接地極以及新建的子極連接；步驟四、建立分布式接地極和交流電網(wǎng)直流電流分布的統(tǒng)一模型；步驟五、根據(jù)求解的交流電網(wǎng)中的直流電流分布，預(yù)測交流電網(wǎng)中各變壓器發(fā)生直流偏磁的風(fēng)險(xiǎn)；步驟六、對預(yù)測存在直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)的變壓器，采取措施抑制甚至消除直流偏磁問題帶來的不利影響。本發(fā)明可減小直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)并可預(yù)估建成后直流偏磁程度，減少直流偏磁造成的危害。
【專利說明】一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓直流輸電工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體是一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國受端換流站落點(diǎn)往往位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，這些地區(qū)人口密度大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜，而且地下金屬設(shè)施(如輸油氣和供水管道等)眾多，這使得傳統(tǒng)的常規(guī)接地極設(shè)計(jì)方式下直流接地極選址工作變得越來越困難。同時(shí)，隨著大容量特高壓直流輸電工程的大量投運(yùn)，直流輸電入地電流和換流站諧波引發(fā)的電磁兼容問題更加突出，直流輸電入地電流對環(huán)境和其他系統(tǒng)產(chǎn)生一系列不良影響。但傳統(tǒng)的換流站選址主要考慮防止閃絡(luò)的防污問題、噪聲對環(huán)境的影響、大件設(shè)備運(yùn)輸和安裝等問題，鮮有考慮直流輸電入地電流對交流電網(wǎng)的影響程度。
[0003]分布式直流接地極，在地理位置看是由數(shù)個(gè)位于不同地區(qū)的子接地極(簡稱子極)組成，在電氣上是看多個(gè)子極通過饋流線路實(shí)現(xiàn)電氣連接的接地系統(tǒng)。分布式接地極的地理接線圖見圖1。采用分布式接地極不僅可以降低直流極選址難度，還能降低直流系統(tǒng)對交流電網(wǎng)的影響，交流電網(wǎng)無需采取措施或者只少量地采取抑制措施，就能取得良好的抑制直流偏磁效果。
[0004]但是，傳統(tǒng)分布式接地極選址沒有考慮直流入地電流對交流電網(wǎng)的影響程度，這樣就不能預(yù)測交流電網(wǎng)各變壓器發(fā)生直流偏磁的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致對發(fā)生直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)較高的變壓器不能預(yù)先采取措施，進(jìn)而導(dǎo)致新建接地極投運(yùn)后因直流偏磁問題帶來損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法，可以在選址時(shí)考慮直流入地電流對交流電網(wǎng)的影響程度，進(jìn)而預(yù)測建成后交流電網(wǎng)各變壓器發(fā)生直流偏磁的風(fēng)險(xiǎn)，從而可以預(yù)先采取措施降低或消除新建接地極投運(yùn)后因直流偏磁問題帶來的損失。
[0006]一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、根據(jù)規(guī)劃和征地初步選定新建接地極的范圍，通過全局最優(yōu)位置變異粒子群優(yōu)化算法確定新建接地極的最佳位置；
[0008]步驟二、由接地極溫升確定子極的最大電位升高，并校驗(yàn)跨步電勢；
[0009]步驟三、通過架空線路將所有的接地極以及新建的子極連接，組成分布式接地極，分布式接地極的接線方式參考電力系統(tǒng)的變電站接線方式進(jìn)行；
[0010]步驟四、建立分布式接地極和交流電網(wǎng)直流電流分布的統(tǒng)一模型，以評估分布式接地極對交流電網(wǎng)直流電流分布的影響；
[0011]步驟五、根據(jù)上述步驟中求解的交流電網(wǎng)中的直流電流分布，預(yù)測交流電網(wǎng)中各變壓器發(fā)生直流偏磁的風(fēng)險(xiǎn)；
[0012]步驟六、對預(yù)測中存在直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)的變壓器，采取措施抑制甚至消除直流偏磁問題帶來的不利影響。
[0013]其中，步驟一具體為:
[0014]a、定義目標(biāo)函數(shù)，將系統(tǒng)內(nèi)變壓器磁動勢平均值最小、變壓器平均中性點(diǎn)電流最小或變壓器最大中性點(diǎn)電流最小作為目標(biāo)函數(shù)；
[0015]b、初始化粒子的位置和速度，并取得起始的全局最優(yōu)解g* =min [f (pi),...，f (pn) ], t = O,其中pi,…,pn為初始化的η組解,均為包含解的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)信息的二維向量,f (pi),…，f(pn)為pi,分別對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值；t為優(yōu)化計(jì)算的循環(huán)次數(shù)，粒子的起始位置和速度應(yīng)當(dāng)均勻地分布在整個(gè)反演參數(shù)的有效值域之中
[0016]

【權(quán)利要求】
1.一種用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟一、根據(jù)規(guī)劃和征地初步選定新建接地極的范圍，通過全局最優(yōu)位置變異粒子群優(yōu)化算法確定新建接地極的最佳位置； 步驟二、由接地極溫升確定子極的最大電位升高，并校驗(yàn)跨步電勢； 步驟三、通過架空線路將所有的接地極以及新建的子極連接，組成分布式接地極，分布式接地極的接線方式參考電力系統(tǒng)的變電站接線方式進(jìn)行； 步驟四、建立分布式接地極和交流電網(wǎng)直流電流分布的統(tǒng)一模型，以評估分布式接地極對交流電網(wǎng)直流電流分布的影響； 步驟五、根據(jù)上述步驟中求解的交流電網(wǎng)中的直流電流分布，預(yù)測交流電網(wǎng)中各變壓器發(fā)生直流偏磁的風(fēng)險(xiǎn)； 步驟六、對預(yù)測中存在直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)的變壓器，采取措施抑制甚至消除直流偏磁問題帶來的不利影響。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高壓直流輸電系統(tǒng)的分布式接地極的設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟一具體為: a、定義目標(biāo)函數(shù)，將系統(tǒng)內(nèi)變壓器磁動勢平均值最小、變壓器平均中性點(diǎn)電流最小或變壓器最大中性點(diǎn)電流最小作為目標(biāo)函數(shù)； b、初始化粒子的位置和速度,并取得起始的全局最優(yōu)解g*= min[f (pi),..., f (pn)],t = O,其中pi,…,pn為初始化的η組解,均為包含解的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)信息的二維向量，f(pl), --?,f(pn)為pi,…，pn分別對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，t為優(yōu)化計(jì)算的循環(huán)次數(shù),粒子的起始位置和速度應(yīng)當(dāng)均勻地分布在整個(gè)反演參數(shù)的有效值域之中
公式(I)、⑵中，Xmax、ymax和xmin、ymin分別為新建直流接地極或變電站橫、縱坐標(biāo)的最大值和最小值，Hi為O~I之間的隨機(jī)數(shù)，粒子的起始速度設(shè)為O，即= O ; c、t= t+1,對所有np個(gè)粒子,使用公式(3)產(chǎn)生新的速度Vti,然后按公式(4)更新粒子位置，并計(jì)算每個(gè)粒子的目標(biāo)函數(shù)，更新每個(gè)粒子的最優(yōu)位置x*i，并取得當(dāng)前的全局最優(yōu)解g* ;
公式(I)中，Pi和Vi分別為粒子i的速度和位置，Θ為慣性權(quán)重，其作用是保持粒子運(yùn)動的慣性，使算法具有擴(kuò)展搜索空間的趨勢并有能力探索新的區(qū)域，Θ e [0.5，0.9]，￡l和ε 2是兩個(gè)2維的O~I之間的隨機(jī)向量；χ Θ y = [xi*yi], α和β為加速系數(shù)； d、若目標(biāo)函數(shù)值不再減少或者超出迭代次數(shù)，則輸出結(jié)果，否則t= t+Ι，轉(zhuǎn)入步驟C。
【文檔編號】H02J1/00GK104201664SQ201410474607
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】阮羚, 周友斌, 潘卓洪, 李念, 李偉, 鄧萬婷, 楊琪, 徐碧川, 文習(xí)山, 魯海亮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 武漢大學(xué)